Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Лабораторное устройство для получения газов. Аппарат Киппа, также называемый генератором Киппа, – это прибор, предназначенный для получения небольших объемов газов. Он был изобретен около 1844 года голландским фармацевтом Петрусом Якобусом Киппом и широко использовался в химических лабораториях и для демонстраций в школах до второй половины XX века. Позже его использование сократилось, по крайней мере в лабораториях, поскольку большинство газов стало доступно в небольших газовых баллонах. Эти промышленные газы значительно чище и суше, чем те, что изначально получаются в аппарате Киппа без дополнительной очистки.
Laboratory device for preparing gases
Kipp's apparatus, also called a Kipp generator, is an apparatus designed for preparation of small volumes of gases. It was invented around 1844 by the Dutch pharmacist Petrus Jacobus Kipp and widely used in chemical laboratories and for demonstrations in schools into the second half of the 20th century. It later fell out of use, at least in laboratories, because most gases then became available in small gas cylinders. These industrial gases are much purer and drier than those initially obtained from a Kipp apparatus without further processing.
Конструкция и эксплуатация
Аппарат обычно изготавливается из стекла, а иногда из полиэтилена, и состоит из трех вертикально расположенных камер, примерно напоминающих снеговика. Верхняя камера простирается вниз в виде трубки, проходящей через среднюю камеру в нижнюю камеру. Прямого соединения между средней и верхней камерами нет, но средняя камера отделена от нижней камеры удерживающей пластиной, например, коническим куском стекла с небольшими отверстиями, которая пропускает жидкость и газ. Твердый материал (например, сульфид железа) помещают в среднюю камеру кусками достаточного размера, чтобы предотвратить его проваливание через удерживающую пластину. Жидкость, например, кислоту, заливают в верхнюю камеру. Хотя кислота свободно стекает вниз по трубке в нижнюю камеру, ее подъему препятствует давление газа, находящегося над ней, который может покинуть аппарат только через кран, расположенный в верхней части средней камеры. Этот кран можно открыть, чтобы сначала выпустить воздух из аппарата, позволяя жидкости в нижней камере подняться через удерживающую пластину в среднюю камеру и прореагировать с твердым материалом. В результате этой реакции выделяется газ, который можно отводить через кран по мере необходимости. Когда кран закрыт, давление образовавшегося газа в средней камере возрастает и выталкивает кислоту обратно в нижнюю камеру, пока она не перестанет контактировать с твердым материалом. В этот момент химическая реакция останавливается, пока кран снова не откроют и не отводят больше газа. Генераторы Киппа работают правильно только в описанном режиме, если твердый материал нерастворим в кислоте, иначе растворенный материал будет продолжать выделять газ даже после снижения уровня жидкости. Образовавшийся газ часто требует дополнительной очистки и/или осушки из-за содержания водяного пара и, возможно, тумана, если реакция протекает бурно.
The apparatus is usually made of glass, or sometimes of polyethylene, and consists of three vertically stacked chambers, roughly resembling a snowman. The upper chamber extends downward as a tube that passes through the middle chamber into the lower chamber. There is no direct path between the middle and upper chambers, but the middle chamber is separated from the lower chamber by a retention plate, such as a conical piece of glass with small holes, which permits the passage of liquid and gas. The solid material (e. g., iron sulfide) is placed into the middle chamber in lumps sufficiently large to avoid falling through the retention plate. The liquid, such as an acid, is poured into the top chamber. Although the acid is free to flow down through the tube into the bottom chamber, it is prevented from rising there by the pressure of the gas contained above it, which is able to leave the apparatus only by a stopcock near the top of the middle chamber. This stopcock may be opened, initially to permit the air to leave the apparatus, allowing the liquid in the bottom chamber to rise through the retention plate into the middle chamber and react with the solid material. Gas is evolved from this reaction, which may be drawn off through the stopcock as desired. When the stopcock is closed, the pressure of the evolved gas in the middle chamber rises and pushes the acid back down into the bottom chamber, until it is not in contact with the solid material anymore. At that point the chemical reaction comes to a stop, until the stopcock is opened again and more gas is drawn off. Kipp generators only work properly in the described manner if the solid material is insoluble in the acid, as otherwise the dissolved material would continue to evolve gas even after the level dropped. The produced gas often requires further purification and/or drying, due to content of water vapor and possibly mist if the reaction is vigorous.
Дальнейшая обработка газа
Готовый газ обычно содержит примеси, загрязненные мелкодисперсным аэрозолем реагентов и водяным паром. Перед дальнейшим использованием газы могут потребовать фильтрации, промывки и осушки. Водород можно очистить от сульфида водорода, арсина и кислорода с последующим пропусканием через растворы ацетата свинца, нитрата серебра и щелочной пирогалловой кислоты. Кислые газы (например, сероводород, хлороводород, диоксид серы) можно осушить концентрированной серной кислотой или пентаоксидом фосфора. Основные газы (например, аммиак) можно осушить оксидом кальция, гидроксидом натрия или содой. Утилизация газов может осуществляться путем сжигания горючих газов (окись углерода, водород, углеводороды), поглощения их водой (аммиак, сероводород, диоксид серы, хлор) или взаимодействия с подходящим реагентом.
The prepared gas is usually impure, contaminated with fine aerosol of the reagents and water vapor. The gases may need to be filtered, washed and dried before further use. Hydrogen can be washed from sulfane, arsine and oxygen with subsequent bubbling through solutions of lead acetate, silver nitrate, and alkaline pyrogallic acid. Acidic gases (e. g. hydrogen sulfide, hydrogen chloride, sulfur dioxide) can be dried with concentrated sulfuric acid, or with phosphorus pentoxide. Basic gases (e. g. ammonia) can be dried with calcium oxide, sodium hydroxide or soda lime. Disposal of the gases can be done by burning the flammable ones (carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons), absorbing them in water (ammonia, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, chlorine), or reacting them with a suitable reagent.